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[FAQ] [参考译文] [常见问题解答] FDC1004电容式传感常见问题解答

Guru**** 1076790 points
Other Parts Discussed in Thread: ENERGIA, FDC1004, FDC2214, TIDA-00317, TIDA-00373, TIDA-00506, TIDA-00220, FDC1004EVM, FDC2212
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/976381/faq-fdc1004-capacitive-sensing-faqs

器件型号:FDC1004
主题中讨论的其他器件: FDC2214TIDA-00317TIDA-00373TIDA-00506TIDA-00220、 ENERGIA FDC2212

 电容式传感电容式触控解决方案之间的区别是什么

德州仪器为电容式感应电容式触控应用提供了解决方案、这些解决方案有一些重要的相似之处和一些重要的差异。 电容式传感应用可能需要相对较大的目标距离和/或比电容式触控应用更高的分辨率。

下表简要比较了这两种应用的相似性和差异

要求

电容式传感

电容式触控

通道数

低(< 4)

高(>8)

分辨率

典型距离

长达70厘米

2至3 mm

灵敏度

小于1FF

10s 至100s FF

需要接触

是的

功耗

μA Ω 范围

μA μ A 至 mA 范围

有关电容式触控解决方案的更多信息、请将 TI 的 CapTIvate 视为此应用的最佳选择。

请   在此处查看入门指南和一系列 CapTIvate 器件

             

电容式感应能够/不能支持哪些应用?

  1. 液位感应
    对于大多数非导电液位感应应用(包括水)、应使用 FDC1004。 FDC1004具有有源屏蔽驱动器、可帮助系统免受环境因素的干扰。

  2. 非金属接近感应
    FDC1004是最佳选择、因为 FDC2x1x 没有屏蔽驱动器、CAN 并且需要高级系统级专业技术。

  3. 哪些应用不适用于 TI 的电容式感应技术?
    金属检测-为了检测金属、TI 的电感式传感解决方案是更好的选择。
    请参阅 TI E2E 电感式传感常见问题 解答电感式传感常见问题解答 

如何开始使用电容式传感?

下面列出了按主题分类的学习和设计资源列表。

主题

应用手册标题

应用手册 URL

介绍性应用手册

常见的电感和电容式传感应用

https://www.ti.com/lit/pdf/slya048

使用 FDC1004进行电容式传感的基础知识

 https://www.ti.com/lit/pdf/snoa927

液位传感应用手册

电容式感应:有源屏蔽的输入和输出  

https://www.ti.com/lit/pdf/snoa926

电容式感应:异相液位技术

https://www.ti.com/lit/pdf/snoa925

电容式感应:直接与远程液位感应性能分析

https://www.ti.com/lit/pdf/snoa935

采用沉浸式吸管方法进行液位感应

https://www.ti.com/lit/pdf/snoa934

如何校准 FDC1004用于液位传感应用

https://www.ti.com/lit/pdf/snoa958

接近传感

使用 FDC1004的电容式接近传感

https://www.ti.com/lit/pdf/snoa928

一般应用手册、技术文章和博客

适用于接近传感的导数积分算法

https://www.ti.com/lit/pdf/snoa939

电容式传感应用中的接地漂移

https://www.ti.com/lit/pdf/SNOA952

电容式传感应用中 FDC2214/2212/2114/2112的功率降低技术

https://www.ti.com/lit/pdf/SNOA943

电容式感应:用于接近感应的简单算法

https://e2e.ti.com/BLOGS_/B/ANALOGUEWIRE/ARCHIVE/2015/11/23/CAPACITIVE-SENSING-SIMPLE-ALGORITHM-FOR-PROXIMITY-SENSING

电容式感应:您应该选择哪种架构?

https://e2e.ti.com/blogs_/b/analoguewire/archive/2015/10/20/capacitive-sensing-which-architecture-should-you-choose

TI Designs

电容式液位感应- TIDA-00317 (FDC1004 、 MSP430F5528 )

http://www.ti.com/tool/TIDA-00317

基于环境光和接近传感器的背光和智能照明控制参考设计- TIDA-00373 (FDC1004 、 HDC1000 、 HDC1008 )

https://www.ti.com/tool/TIDA-00373

《汽车电容式接近式踢开尾门检测参考设计》TIDA-00506 (FDC1004)

https://www.ti.com/tool/TIDA-00506

用于系统唤醒和中断的基于电容的人体接近检测参考设计- TIDA-00220 (FDC1004 、 LM3630A 、 LP5907 )

https://www.ti.com/tool/TIDA-00220

EVM

FDC1004EVM - 4通道电容数字转换器评估模块

https://www.ti.com/tool/FDC1004EVM

软件

电容式传感示例代码(Energia)

http://www.ti.com/lit/zip/snvc187

传感解决方案 EVM GUI 工具

http://www.ti.com/lit/zip/snoc028

  

FDC1004和 FDC2212/2214之间有何差异?

下表显示并比较了这两款器件的主要特性。

FDC1004.

FDC2212/2214

通道数

4.

2或4

架构

开关电容

谐振 LC 振荡电路

电源电压

3.3.

3.3.

I 有效

0.95mA

2.1mA

传感器电流

0

6mA

传感器驱动频率

25 kHz

0.1Mhz - 10MHz

最大传感器输入

115pF

250nF @ 10kHz/25pF @ 10MHz

传感器输入范围与输入偏移校准相关

±15pF

不适用

输入偏移校准

100pF

不适用

集成屏蔽驱动器

400pF

不适用

驱动程序架构

连续 CLK 驱动器

非连续正弦驱动器

有效分辨率

16位

12/28位、具体取决于 LC 频率

增益误差

0.20%

不适用

温度范围内的增益误差

37.5ppm/C

取决于外部 LC

直流 PSRR

13.6fF/V

不适用

EMI

更好

很差、需要外部无源器件

可配置性

所含的

高软件和硬件

封装

QFN/TSSOP

QFN

 

  • 如表所示、FDC1004输入是开关电容拓扑、而 FDC2x12/4使用谐振回路。 FDC1004的主要优势在于其集成屏蔽驱动器、可提高电路的 EMI/噪声抗扰度;与 FDC2x12/4相比、其驱动器架构可大幅降低 EMI 辐射。  

FDC1004常见问题解答:

  • FDC1004何时是液位感应应用的不理想之选?
    FDC1004不适用于导电液体。 FDC1004适用于大多数其他液位感应应用、包括水。 如需更多信息、请参阅上面的液位传感应用手册主题、了解支持应用手册的列表。

  • 我应该使用单端测量还是差分测量?
    这两种选项都适用于液位感应。 差分测量的优点是有助于抗环境干扰。 有关更多信息、请参阅应用手册电容式传感:异相液位技术 https://www.ti.com/lit/pdf/snoa925

  • FDC1004是否可用于接近传感应用?
    FDC1004可用于接近检测和简单手势检测。 有关使用 FDC1004进行接近检测的更多信息,请参阅应用手册《使用 FDC1004进行电容式接近感应 》https://www.ti.com/lit/pdf/snoa928 或参考设计 https://www.ti.com/tool/TIDA-00506https://www.ti.com/tool/TIDA-00220

 采用 FDC1004的电容式感应应用包括:

1、独立通道
FDC1004特有4个独立通道、这些通道以时分多路复用的方式依次采样。 典型应用包括雨水感应、接近/手势检测和水/冰/雪检测。

图1. 手势感应应用的独立通道用例

2.差分或比率测量
执行差分测量是为了获得两个传感器之间的精确电容测量差。 这最适用于可能导致电容变化的环境因素、例如直接感应、沉浸式感应或远程液体感应。

 图2. 差分或比例式测量示例、液位


3.遥感
当需要精确的电容测量时、传感器和器件之间的物理距离可能是一个主要问题。 为了补偿长信号路径、FDC1004允许高达100pF 的寄生电容补偿、从而使 FDC1004能够驱动长达1600m (60fF/m)的双绞线或长达1.5m (66pF/m)的同轴电缆。
图3. 遥感示例
4.时变偏移测量
FDC1004可用于需要监控时变偏移测量的情况。 副本传感器根据湿度、环境和水/冰/雪等因素的偏移变化进行调节。
图4. 时变偏移测量示例